高速公路特大桥(88.8+160+88.8)m自锚上承式拱桥转体施工组织设计

1、 PAGE 17跨沪杭高速公路特大桥(88.8+160+88.8)m自锚上承式拱桥转体施工组织设计一、编制依据（一）、相关设计文件1、跨沪杭高速公路特大桥沪杭高速桥段（88+160+88）m上承式拱桥 承台、转盘部分（沪杭甬客专沪杭施工（桥）0403D）；2、跨沪杭高速公路特大桥沪杭高速桥段（88+160+88）m上承式拱桥 拱肋部分（沪杭甬客专沪杭施工（桥）0403E）；3、跨沪杭高速公路特大桥沪杭高速桥段（沪杭甬客专沪杭施工（桥）0403B）；4、相关设计技术交底及设计文件审核记录答疑；5、相关会议纪要。（二）、现行施工技术指南及验收标准1、客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设

2、2005160号）；2、客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213-2005）。（三）、施工现场总平面布置情况。二、设计概况沪杭客专跨高速公路特大桥在铁路里程DK59+075.555DK59+413.555之间设计为一联（88.8+160+88.8）m自锚上承式拱桥，该桥设计采用“先支架现浇、后转体就位”施工工艺，转体重量16800t，转体角度330#墩32、331#墩29528。转体所用球铰对应球体半径R= 8.0 m，球面水平投影直径= 4.0 m，上下盘之间填充四氟乙烯滑块；环行滑道设计直径10m，上转台设计直径12m；转台内预埋钢索2对，采用1915.2mm高强度、底松弛钢绞线，作为

3、转体施工过程中的牵引索；转台施工过程中按照设计要求，分别沿环道环线上均匀布置6对钢撑脚、6组砂箱，并沿环线内外侧面分别布置助推和轴向微调反力座，并在下承台上设置2个牵引反力座。三、总体施工方案拱肋现浇支架拆除完成后，对单个转体进行称重试验，按照试验结果进行合理配重；人工将牵引索按照顺序均匀排列在转台周边，利用专用千斤顶对牵引钢索进行预紧；安装QDCL2000型连续顶推千斤顶、YTB液压泵站及LSDKC8型主控台组成整套转体动力系统后进行试转，实际测定动、静摩阻系数后开始连续转体，转体到位前，利用转体系统的手动功能将转体缓慢就位，调整轴线位置及合拢口两侧标高后对钢撑脚与环道临时固结，进行封铰施工

4、完成转体施工全过程。四、施工设备、劳力组织及工期安排（一）、施工设备投入转体施工的主要机具设备见表1。主要机具设备表 表1序号设备名称及型号数量单位用途1QDCL2000千斤顶4套连续牵引2LSDKC8主控台2套主控系统3YTB液压泵站2台供油4YDC240Q千斤顶1台预紧牵引索5YDC4000Q千斤顶4套称重6应变式位移传感器4台撑脚处位移测量7LVDT位移传感器4台悬臂端位移测量8BLR-1型压力传感器4台千斤顶处反力测试9QLD-50型手动螺旋式千斤顶4台提供支承反力10IOTECH Wave Book 512数据采集系统1套数据分析、计算（二）、劳力组织转体施工的劳力组织见表2。施工劳

5、力安排表 表2序号人员数量职责1现场负责人2总体协调，转体1人、称重1人2技术管理人员4施工过程技术指导及监控，转体2人、称重2人3操作技术工人16转体张拉操作8人、称重操作8人4普工20具体操作5合计42（三）、工期安排转体施工的工期安排见表3。转体施工工期安排表 表3序号工序名称工序时间（天）作业起止时间1称重42010.3.202010.3.252配重32010.4.12010.4.33试转12010.4.222010.4.224正式转体102010.4.232010.4.235封铰施工52010.4.242010.4.28五、称重实施方案转体前称重的主要目的是实际测定单个转体两侧悬臂端

6、在转体过程中的不平衡重，按照测定的结果进行配重满足转体施工需要，并实际测定转动过程中动、静摩阻系数为正式转体时需要的牵引力提供试验数据。主要内容包括三个方面：脱架后转体梁段的变形和竖向位移计算分析；转体梁竖向不平衡力矩测试；摩阻系数测试。（一）、平转摩阻力测定在试转动阶段,采用连续顶推千斤顶。通过球铰转动体系由静摩擦向动摩擦转化时千斤顶的力值，确定静摩擦阻力。通过球铰转动体系平稳转动时千斤顶的力值,确定转动摩擦力。并以此计算出牵引力矩和摩阻力矩（可通过积分得到计算式），再根据力矩的平衡条件，反算出静摩擦系数和动摩擦系数。（2）不平衡力矩测试沿梁轴线的竖平面内，由于球铰体系的制作安装误差和梁体质

7、量分布差异以及预应力张拉的程度差异，导致两侧梁段刚度不同，质量分布不同，从而产生不平衡力矩，使得悬臂梁段下挠程度不同。为了保证转体过程中，体系平稳转动，要求预先调整体系的质量分布，使其质量处于平衡状态。以球铰为矩心，顺、反时针力矩之和为零，使转动体系能平衡转动，当结构本身力矩不能平衡时，需加配重使之平衡。即：M左一M右= M配式中：M左 左侧悬臂段的自重对铰心的力矩；M右 右侧悬臂段的自重对铰心的力矩；M配 配重对铰心的力矩。根据实测偏心结果，对于纵向偏心，采用在结构顶面的偏心反向位置，距离墩身中心线一定距离的悬臂段，堆码加沙袋作为配载纠偏处理法。要使球铰克服静摩阻力发生微小转动，需要的转动力

8、矩应大于等于静摩阻力矩。静摩阻力矩可由下式计算：式中，N 为转体重量，R 为球铰球面半径，0 为静摩擦系数。根据设计，N =16800t，R = 8m，0 =0.1；得到设计静摩阻力矩为：0.980.11680008=131712kN.m1、试验原理在单个转体的两悬臂端梁底利用千斤顶对转体梁进行顶放，测试顶放反力并在上转盘底四周布置4个位移传感器，用以测试球铰的微小转动。试验原理见图1。位移计位移计千斤顶千斤顶图1 称重试验原理图2、试验方法及要求在每侧悬臂梁梁底距梁端1m处各布置手动式千斤顶2台，分别对转体梁进行顶放,在每台千斤顶上设置压力传感器,用以测试位移突变时的反力值，同时在上转盘底四

9、周布置4个位移传感器测试球铰的转动。2.1在选定断面处安装位移传感器和千斤顶及压力传感器;2.2调整千斤顶，使所有顶升千斤处于设定的初始顶压状态，记录此时压力传感器的反力值；2.3千斤顶逐级加力，纪录位移传感器的微小位移，直到位移出现突变；2.4绘制出P-曲线；2.5重复以上试验；2.6对单个转体共进行4次上述顶升试验；2.7确定不平衡力矩、摩阻系数、偏心距；2.8确定配重重量、位置及新偏心距。千斤顶具体布置详见图2。图2 千斤顶具体布置图备注：1-LVDT位移传感器；2-30吨压力传感器；3-30吨手动千斤顶；4-梁底垫钢板（150mm150mm20mm）；5-千斤顶底座（放木或木板垫层）；

10、6-方木（200mm200mm2000mm）。（三）、脱架过程梁体位移监测与控制1、在转体梁悬臂端两侧共安装4只大量程位移传感器；2、拆卸支架过程中，实时监测、记录各点的位移变化；3、若位移差值超过计算设定值，及时调整脱架进程；六、转体实施方案（一）、转体施工工艺流程转体施工工艺流程见图3。转体工作准备设备安装、调试牵引索、千斤顶连接牵引索预紧防倾覆保险体系准备防超转体系准备拆除支架试转气象信息“自动”状态下启动转体顶升纠偏排除隐患辅助顶推转体过程质量控制转体就位 图3：转体施工工艺流程图（二）、转体设备的组成及布置1、牵引动力系统转体系统由4套QDCL2000型连续顶推千斤顶、2台YTB液压

11、泵站和2台LSDKC8主控台通过高压油管和电缆线连接分别组成2套转体动力系统。每套连续顶推千斤顶公称牵引力(前后顶)2000KN，额定油压25MPa，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶（前、后顶）前端均配有夹持装置。每两套连续顶推千斤顶分别水平、平行、对称的布置于转盘两侧的反力墩上，千斤顶的中心线必须与上转盘外圆（钢绞线缠绕的地方）相切，中心线高度与上转盘预埋钢绞线的中心线水平，同时要求两台千斤顶到上转盘的距离相等，且距牵引索脱离转向索鞍的切点距离大于5米。千斤顶用高强螺栓固定于反力架上，反力架通过电焊或高强螺栓与反力墩固定（可根据现场情况用不同的安装固定），反力墩与反力架必须承受300t拉

12、力的作用。2、牵引索每个转体上转盘埋设有两束索引索，每束由18根，强度等级为1860MPa的15.24mm钢绞线组成。预埋的牵引索经清洁各根钢绞线表面的锈迹、油污后，逐根顺次沿着既定索道排列缠绕后，穿过QDCL2000型连续顶推千斤顶。先逐根对钢绞线预紧，预紧力由10KN逐根降至5KN，再用牵引千斤顶在2MPa油压下对该束钢绞线整体预个紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。牵引索的另一端应先期在上转盘灌注时预埋入上转盘混凝土体内，作为牵引索固定端。（三）、转体结构的索引力、安全系数及转体时间的计算1、牵引力计算牵引力T=2/3(RW)/D，其中R为球铰平面半径,R=2m；D为转台直径,D=1

13、2m；为球铰磨擦系数,静=0.1 ,动=0.06；转体总重量W为168000KN。计算启动时所需最大索引力T=2/3(RW静)/D=1867KN；转动过程中所需牵引力 T=2/3(RW动)/D=1120KN；动力储备系数22000KN/1867KN=2.14，满足施工要求。2、钢绞线的安全系数单根理论张拉力：140*1860=260.4KN；19根合计19*260.4=4947.6KN安全系数24947.6 /1867=5.3，满足施工要求。3、转体时间计算千斤顶的牵引理论速度V（mm/min）=泵头流量（L/min）/(3缩缸面积伸缸面积)=3.84m/h；转盘所走的弧线长度 LS =(D)

14、/360*32=1.68m；整个转体所用时间T=LS /V=0.44(小时)。（四）、转体设备的工作原理本套自动连续顶推系统由连续顶推千斤顶、泵站和主控台三部分组成。1、液压泵站液压泵站技术参数见表4。 YTB液压泵站技术性能表 表4序号项目单位性能指标1公称压力MPa31.52理论流量L/min363外形尺寸cm1101101204质量KG10002、自动连续顶推千斤顶2.1自动连续顶推千斤顶结构见图4。图4： 自动连续顶推千斤顶的结构备注：其中1是后顶穿心套；2是油缸；3是后顶活塞；4是后顶密封板；5是后顶锚板；6是后顶夹片；7是行程开关SQ1；8是行程开关SQ2；9是行程开关SQ3；10

15、是前顶穿心套；11是前顶活塞；12是前顶密封板；13是前顶锚板；14是前顶夹片；15是行程开关SQ4；16是牵引钢绞线；17是行程开关SQ5；18是行程开关SQ6；19是前顶回油嘴；20是前顶进油嘴；21是后顶回油嘴；22是后顶进油嘴。2.2千斤顶技术参数见表5。QDCL2000自动连续顶推千斤顶技术性能表 表5序号项 目单位性能指标1公称张拉力kN20002公称油压MPa253张拉活塞面积m28.199610-24回程活塞面积m25.183610-25穿心孔径mm1706外形尺寸mm55021007质 量kg15008张拉行程mm3003、主控台主控台为转体操作的核心控制系统，通过高压油管、

16、电缆线将自动连续顶推千斤顶、液压泵站及主控台连接成整体。 （五）、转体施工步骤及具体操作要求1、施工准备1.1牵引钢索预紧用YDC240Q千斤顶将钢绞线逐根以510KN的力预紧，预紧应采取对称进行的方式，并应重复数次，以保证各根钢绞线受力均匀。预紧过程中应注意保证19根钢绞线平行地缠于上转盘上。1.2设备就位按照预先定好的方案，将自动连续顶推千斤顶、顶推泵站、主控台安装在预定位置，把油管及各信号电缆连接好。1.3设备调试并试转将主控台与泵站之间的电缆连接好，启动各泵站后开始调试。首先通过分级加载将所有泵站溢流阀限压调成一致，以便保证所有千斤顶同步工作。观察每个感应器的信号是否正常，各千斤顶的工

17、作状态是否正常。各项都正常后开始试转。试转时，应做好三项重要数据的测试工作：1.3.1启动牵引力F0测试。1.3.2每分钟转速，即每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弧线距离，应将转体速度控制在计算合理范围内。1.3.3控制采取点动方式操作，测量组应测量每点动一次悬臂端所转动水平弧线距离的数据，以供转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据。试转过程中，应检查转体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。如有异常情况，则应停止试转，查明原因并采取相应措施整改后方可继续试转。1.4正式转体1.4.1启动牵引力控制根据试转前确定的启动牵引力F0，分级加载到位，具体如下：第一步：千斤顶

18、加载到对应牵引力600KN等级；第二步：千斤顶加载到对应牵引力1000KN等级；第三步：千斤顶加载到对应牵引力1100KN等级；如果此时尚未达到试转时确定的启动牵引力F0，千斤顶加载到F0，观察是否启动，如果主梁未转动则再按每级5%加载，最大加载到对应牵引力1300KN等级，否则停止牵引，全面检查所有的顶推设备、纠偏装置、滑动机构等，并分析原因，采取应急预案。1.4.2转体过程控制转体启动后，将动力系统调整到预计的牵引力并使其在“自动”状态下运行。在桥面中心轴线合拢前1.5米内开始给控制台倒数报告监测数据，每10厘米报告一次；在20厘米内，每1厘米报一次；在5厘米内必须每1毫米报告一次，以便控

19、制系统的操作人员能及时掌握转体情况，利于操作控制系统，使转体达到理想的设计要求。设备运行过程中，各岗位人员的注意力必须高度集中，时刻注意观察和监控动力系统设备的运行情况及桥面转体情况。转体开始后，安装防过转设施。在平转就位处设置限位千斤顶，根据需要在止动、姿态微调时使用。转体快要到位时，准确对梁的中轴线进行贯通测量，加强与控制台操作人员的沟通，确保准确、顺利到位。1.5转体到位后全桥轴线控制测量方案转体施工前，对单个转体上的轴线控制点进行测量放样，转体过程中全程用两台全站仪进行轴线位置观测，具体控制方案见图5。图5： 转体过程中轴线控制方案1.6转体到位后合拢口标高调整方案调整轴线到设计位置后

20、，将横桥向的一对钢撑脚与环道用钢锲块塞死，确保横桥向不产生位移。纵向桥面标高采用千斤顶进行调整，具体方案见图6。千斤顶图6 称重试验原理图首先准确测量3个合拢口两侧实际标高，对测量数据进行分析，确定标高调整方案。利用支撑在下承台上的千斤顶对需要调高侧进行顶升，反复测量3个合拢口两侧实际标高，直到3个合拢口标高均满足合拢要求高差范围。（六）、转体施工组织机构及人员分工转体施工过程中，项目部成立专门的转体施工组织机构，并进行系统分工明确各自职责。详见表6。转体施工组织机构 表6序号具体分工责任人备注1总体施工组织、协调张福才现场总指挥2总体技术负责、预案执行贾优秀、孙辉每墩1人3转体前所有障碍清除

21、刘水田、赵克强每墩1人4现场技术监控丁小军、张小彬每墩1人5周边安全防护措施监控范恒波6称重实施过程操作姜兰潮7转体施工过程操作向宝城8转体过程中拱肋内部应力监控王心顺9转体过程中梁面线形监控白自起七、转体施工应急预案1、因牵引钢索布置不合理导致无法启动转体 牵引索未按照要求进行整理或布设到位，存在局部打绞现象；单根钢绞线未预紧到位，存在受力不均匀现象。出现此类问题需按照要求对牵引索进行重新整理、布置，重新对每根索进行预紧，确保受力均匀。2、因环道与钢撑脚之间间隙太小导致无法启动转体 环道与钢撑脚之间间隙未按照设计要求预留10mm间隙；环道安装过程中不锈钢板顶面相对高差局部超标。出现此类问题需

22、实际测量各个断面环道顶面与钢撑脚之间的间隙，调整中间四氟乙烯垫板的厚度；对环道顶面不锈钢板进行局部碾压，确保二者之间的间隙满足转体施工要求。3、转动过程中受阻 对牵引钢索是否打绞、钢撑脚与环道之间的间隙是否满足要求、千斤顶及主控台之间的线路连接是否有误进行检查，及时排除故障。4、过转 一方面预先准确安装限位千斤顶，发现过转时反向调整到位；另一方面转体快到位时，监控测量人员加强与主控台操作人员沟通，将自动操作状态调整到手动状态，确保就位精度。八、施工质量保证措施（一）、建立专项质量保证体系针对转体施工的特殊性，成立专门的质量保证体系，具体见表7。转体施工质量保证体系及人员分工 表7序号职责范围责任人 备注1总体技术、质量负责贾优秀2现场施工组织负责刘水田、赵克